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Loi de Coulomb

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La loi de Coulomb décrit la force électrique qui existe entre deux charges électriques. Il établit que les charges de même signe se repoussent, tandis que les charges de signes opposés s'attirent, déterminant ainsi l'interaction fondamentale entre les particules chargées.

L'intensité de cette force dépend de l'ampleur des charges et de la distance qui les sépare. Des charges plus élevées produisent des interactions plus intenses, tandis que les forces à distance croissantes diminuent rapidement. Cette relation nous permet de comprendre comment les charges s'influencent mutuellement même sans contact direct.

La loi de Coulomb constitue l'une des bases de l'électromagnétisme et permet d'expliquer de nombreux phénomènes physiques et technologiques. À partir de là, des concepts tels que le champ électrique, le potentiel électrique et le comportement des matériaux conducteurs et isolants sont développés, ainsi que des applications en électronique, chimie et physique atomique.

>Modèle

ID:(1497, 'ky')


Loi de Coulomb scalaire

Description

Lorsqu'il n'y a que deux charges, le Force électrique ($F$) agit dans la même direction que le Radio ($r$) qui rejoint Charge ($q$) et Charge ($Q$), le problème ne peut donc être analysé que dans cette direction et traité comme un système unidimensionnel.



De cette façon, une version scalaire de la loi de Coulomb est obtenue :

$F = \displaystyle\frac{1}{4\pi \cdot \epsilon_0 \cdot \epsilon }\displaystyle\frac{ q \cdot Q }{ r ^2}$

$r$
Radio
$m$
$\epsilon$
Constante diélectrique
$-$
$F$
Force électrique
$N$
$Q$
Charge
$C$
$q$
Charge
$C$
$\epsilon_0$
Constante de champ électrique
8.854187e-12
$C^2/m^2N$

ID:(1697, 'gm')


Loi de Coulomb vectorielle

Description

Lorsqu'une des charges se déplace selon un angle par rapport au Position ($\vec{r}$) qui joint Charge ($q$) et Charge ($Q$), il ne suffit plus de travailler avec la loi de Coulomb sous forme scalaire. Dans ce cas, Force électrique ($\vec{F}$) dépend non seulement de la grandeur de Radio ($r$), mais aussi de son adresse, qui est définie par Versor ($\hat{n}$) :



Pour cette raison, la loi de Coulomb dans sa forme générale est exprimée sous forme d'équation vectorielle, permettant de décrire simultanément l'amplitude et la direction de la force électrique :

$\vec{F} =\displaystyle\frac{1}{4 \pi \cdot \epsilon_0 \cdot \epsilon }\displaystyle\frac{ q \cdot Q }{ r ^2} \hat{n}$

$r$
Distance
$m$
$\epsilon$
Constante diélectrique
$-$
$\hat{n}$
Versor
$-$
$\vec{F}$
Force
$N$
$Q$
Charge
$C$
$q$
Charge d'essai
$C$
$\epsilon_0$
Constante de champ électrique
8.854187e-12
$C^2/m^2N$



Cette expression intègre Constante de champ électrique ($\epsilon_0$), correspondant à la constante introduite dans la formulation originale, et également Constante diélectrique ($\epsilon$), qui permet de considérer les propriétés du milieu lorsque les charges ne sont pas dans le vide.

ID:(15773, 'gm')


Distance

Description

Distance ($r$) repr sente la distance entre Poste 1 ($\vec{s}_1$) et Poste 2 ($\vec{s}_2$), qui peut tre exprim e comme suitxa0:



$r =| \vec{s}_2 - \vec{s}_1 |$

$r$
Distance
$m$
$\vec{s}_1$
Poste 1
$m$
$\vec{s}_2$
Poste 2
$m$

ID:(10390, 'gm')


Version de la loi de Coulomb

Description

Versor ($\hat{n}$) le long de la distance entre Poste 1 ($\vec{s}_1$) et Poste 2 ($\vec{s}_2$) peut tre calcul en utilisant la formule suivante :



$\hat{n} =\displaystyle\frac{( \vec{s}_2 - \vec{s}_1 )}{| \vec{s}_2 - \vec{s}_1 |}$

$\vec{s}_1$
Poste 1
$m$
$\vec{s}_2$
Poste 2
$m$
$\hat{r}$
Vertisseur radial (verter)
$-$

ID:(10391, 'gm')


Loi de Coulomb avec vecteurs de position

Description

La magnitude de Force électrique ($F$) générée entre deux charges, représentées par Charge d'essai ($q$) et Charge ($Q$), séparées par une distance Distance ($r$) et orientées selon la direction donnée par Vertisseur radial (verter) ($\hat{r}$), est calculée à l'aide de Constante de champ électrique ($\epsilon_0$) et Constante diélectrique ($\epsilon$) comme suit :

équation=15773

Puisque Distance ($r$) et Vertisseur radial (verter) ($\hat{r}$) peuvent être exprimés en fonction de Poste 1 ($\vec{s}_1$) et Poste 2 ($\vec{s}_2$) en utilisant :

équation=10390

et

équation=10391

La force électrique peut finalement sécrire :

équation

ID:(15772, 'gm')


Loi de Coulomb

Description

Calculs


D'abord, sélectionnez l'équation:   à ,  puis, sélectionnez la variable:   à 

Symbole
Équation
Résolu
Traduit

Calculs

Symbole
Équation
Résolu
Traduit

 Variable   Donnée   Calculer   Cible :   Équation   À utiliser



Variables

Symbole
Texte
Variable
Valeur
Unités
Calculer
Valor MKS
Unités MKS
$r$
r
Distance
m
$\vec{s}_1$
&s_1
Poste 1
m
$\vec{s}_2$
&s_2
Poste 2
m
$r$
r
Radio
m
$\epsilon$
epsilon
Constante diélectrique
-
$\hat{n}$
&n
Versor
-
$\hat{r}$
&n
Vertisseur radial (verter)
-
$\vec{F}$
&F
Force
N
$F$
F
Force électrique
N
$\vec{F}$
&F
Force électrique
N
$Q$
Q
Charge
C
$q$
q
Charge
C
$q$
q
Charge d'essai
C
$\epsilon_0$
epsilon_0
Constante de champ électrique
C^2/m^2N

ID:(1497, 0)


gphysics.net - Dr. Willy H. Gerber
Palos Verdes, Costa de Corral, Chile